專利名稱：位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測對(duì)象物的位移的位置傳感器(position sensor)。
背景技術(shù)：
以往，提供了檢測對(duì)象物的位移(例如進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的對(duì)象物的旋轉(zhuǎn)量、旋轉(zhuǎn)角度或旋轉(zhuǎn)位置)的多種位置傳感器，例如存在如專利文獻(xiàn)I所公開的位置傳感器。該專利文獻(xiàn)I所記載的位移傳感器(位置傳感器)具備檢測線圈，其纏繞在由非磁性體構(gòu)成的筒狀芯體上；以及筒狀的導(dǎo)電體，其配置在檢測線圈的內(nèi)側(cè)或外側(cè)附近，能夠在檢測線圈的軸方向上移位。而且，從振蕩電路輸出振蕩信號(hào)，該振蕩信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)于根據(jù)檢測線圈與導(dǎo)電體之間的距離而變化的檢測線圈的電感以及與檢測線圈并聯(lián)連接的電容器的靜電容量，基于該振蕩信號(hào)來檢測導(dǎo)電體的位移。于是，將與對(duì)象物連動(dòng)的導(dǎo)電體的位移作為檢測線圈的電感變化來進(jìn)行檢測，由此能夠檢測出對(duì)象物的位移。 在此，作為如上所述的位置傳感器所使用的振蕩電路，要求以下的振蕩電路能夠忠實(shí)地再現(xiàn)由檢測線圈和電容器構(gòu)成的諧振電路的諧振頻率，并且是進(jìn)行集成電路化等的適于大量生產(chǎn)的廉價(jià)產(chǎn)品。例如在專利文獻(xiàn)2中公開了使用這種振蕩電路的接近傳感器(位置傳感器)。下面，使用附圖來簡單說明該專利文獻(xiàn)2所記載的接近傳感器。如圖6所示，該接近傳感器具備諧振電路100，其包括檢測線圈LlOO和電容器ClOO ;以及振蕩電路101，其對(duì)諧振電路100供給反饋電流If以使諧振電路100的振蕩持續(xù)。經(jīng)由npn型晶體管102向振蕩電路101輸入對(duì)從諧振電路100輸出的振蕩電壓的振幅進(jìn)行電平移位(level shift)后得到的振蕩電壓。另外，該電平移位后的振蕩電壓還被輸入到信號(hào)處理電路103，信號(hào)處理電路103通過與所輸入的振蕩電壓的振幅大小相應(yīng)地切換輸出，來檢測作為檢測對(duì)象物的導(dǎo)電體(未圖示)向檢測線圈LlOO的接近。振蕩電路101具備由兩個(gè)pnp型晶體管101a、IOlb構(gòu)成的電流鏡(currentmirror)電路,通過該電流鏡電路的作用使反饋電流If正反饋到諧振電路100。另外,振蕩電路101具備npn型晶體管101c，該npn型晶體管IOlc的集電極與晶體管IOlb的集電極連接，發(fā)射極與反饋電阻Rf連接，從而構(gòu)成射極跟隨器(emitter follower)。根據(jù)該晶體管IOlc的發(fā)射極電位即施加在反饋電阻Rf上的電壓來控制反饋電流If的電流值。另外，在振蕩電路101中設(shè)置有振幅限制電路104，該振幅限制電路104用于將通過電平移位用的晶體管102進(jìn)行電平移位后的振蕩電壓的振幅限制為規(guī)定的振幅。此外，振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc是由反饋電阻Rf的電阻值決定的。例如，當(dāng)將反饋電阻Rf的電阻值設(shè)為R時(shí)，振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值為|Gosc|=l/(2R)。該振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc需要設(shè)定為始終與檢測線圈L100的電導(dǎo)Gcoil相同的大小或其以上的大小，以使振蕩持續(xù)。專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-292376號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2002-267765號(hào)公報(bào)然而，在上述以往例中，檢測線圈L100的電感根據(jù)導(dǎo)電體與檢測線圈L100的相對(duì)位置而發(fā)生變化,但是檢測線圈LlOO的電導(dǎo)Gcoil也發(fā)生變化。因而，振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc還需要考慮到該檢測線圈LlOO的電導(dǎo)Gcoil的變動(dòng)而設(shè)定為有富余的值。然而，實(shí)驗(yàn)表明振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差會(huì)根據(jù)如何設(shè)定該振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc而發(fā)生變動(dòng)。下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果來說明該問題。在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)導(dǎo)電體在0mnT60mm的范圍內(nèi)移位時(shí)，檢測線圈LlOO的電導(dǎo)Gcoil在200μ S 900y S的范圍內(nèi)變動(dòng)。因此，當(dāng)在將反饋電阻Rf的電阻值R設(shè)定為430 Ω (I Gosc I ^ I. 2mS)的情況下和將反饋電阻Rf的電阻值R設(shè)定為240 Ω (|Gosc ^ 2mS)的情況下分別測量振蕩電路101的振蕩頻率時(shí)，得到了圖7的(a)、(b)所示的結(jié)果。即，如圖7的(a)所示，明確了振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值越大，振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差就越大。另外，如圖7的(b)所示，導(dǎo)電體的位移越小，即檢測線圈LlOO的電導(dǎo)Gcoil越小，振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差就越大。由此，明確了振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值與檢測線圈LlOO的電導(dǎo)Gcoil之差越大，振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差就越大。 實(shí)驗(yàn)還表明振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差還根據(jù)振蕩電路101的周圍溫度的變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)。下面，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該問題。在該實(shí)驗(yàn)中，將反饋電阻Rf的電阻值R設(shè)定為270Ω (I Gosc ~1.91^)，在周圍溫度為251的情況下和周圍溫度為125°C的情況下分別測量振蕩電路101的振蕩頻率。于是，如圖8的(a)、(b)所示，明確了與周圍溫度為25°C的情況相比，在周圍溫度為125°C的情況下振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差更大。具體地說，在周圍溫度為25°C的情況下，振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率有19Γ1. 5%的誤差。另一方面，在周圍溫度為125°C的情況下，振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率有29Γ3. 5%的誤差。即，明確了振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差隨著周圍溫度升高而變大。如此，在以往例中，存在以下的問題根據(jù)振蕩電路101負(fù)電導(dǎo)Gosc的設(shè)定以及振蕩電路101的周圍溫度，振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差會(huì)變大，或者誤差會(huì)發(fā)生變動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，提供一種能夠減小振蕩電路的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路的諧振頻率的誤差以及該誤差的變動(dòng)的位置傳感器。基于本發(fā)明的實(shí)施方式的位置傳感器的特征在于，具備諧振電路，其包括檢測線圈以及與上述檢測線圈并聯(lián)連接的電容器；檢測體，其配置在上述檢測線圈附近，并且與對(duì)象物的位移連動(dòng)地相對(duì)于上述檢測線圈在規(guī)定的軌道上移位；振蕩電路，其對(duì)上述諧振電路供給反饋電流以使上述諧振電路的振蕩持續(xù)，并且輸出振蕩信號(hào)，該振蕩信號(hào)的頻率與根據(jù)上述檢測體的位移而變化的上述檢測線圈的電感對(duì)應(yīng)；以及信號(hào)處理電路，其基于從上述振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)來檢測上述對(duì)象物的位移，其中，上述振蕩電路具備振幅檢測電路，其檢測從上述諧振電路輸出的振蕩信號(hào)的振幅；以及負(fù)電導(dǎo)控制電路，其控制上述振蕩電路的負(fù)電導(dǎo)，該振蕩電路形成了對(duì)上述負(fù)電導(dǎo)控制電路進(jìn)行控制以使從上述諧振電路輸出的振蕩信號(hào)的振幅固定的負(fù)反饋環(huán)。另外，上述振蕩電路也可以構(gòu)成為在從上述振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行線性動(dòng)作。另外，上述振蕩電路也可以在上述負(fù)反饋環(huán)內(nèi)的某一處設(shè)置低通濾波器，該低通濾波器至少截止頻率比振蕩信號(hào)的頻率高的信號(hào)。另外，上述信號(hào)處理電路也可以具備運(yùn)算從上述振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)的周期的平方值并將其輸出的平方電路，基于上述平方電路的輸出信號(hào)來檢測上述對(duì)象物的位移。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，通過進(jìn)行控制使得來自諧振電路的振蕩信號(hào)的振幅固定，能夠進(jìn)行控制使得振蕩電路的負(fù)電導(dǎo)接近與對(duì)象物的位移相應(yīng)地變動(dòng)的檢測線圈的電 導(dǎo)。因此，能夠連續(xù)地控制向諧振電路的反饋電流，從而能夠使振蕩電路整體進(jìn)行線性動(dòng)作并且使振蕩信號(hào)的振幅固定，因此能夠減小振蕩電路的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路的諧振頻率的誤差及其變動(dòng)。


根據(jù)與下面的附圖一起提供的下面的優(yōu)選實(shí)施例的說明，明確本發(fā)明的目的和特征。圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的位置傳感器的概要圖。圖2是上述實(shí)施方式所涉及的位置傳感器的振蕩電路的電路圖。圖3是表示上述實(shí)施方式所涉及的位置傳感器的其它結(jié)構(gòu)的概要圖。圖4是表示上述實(shí)施方式所涉及的位置傳感器的其它直線運(yùn)動(dòng)型位置傳感器的概要圖。圖5是表示上述實(shí)施方式所涉及的位置傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)型位置傳感器的概要圖。圖6是以往的接近傳感器所使用的振蕩電路的電路圖。圖7是以往問題的說明圖，(a)是根據(jù)振蕩電路的電導(dǎo)而發(fā)生變化的諧振頻率與振蕩頻率之間的相關(guān)圖，(b)是相對(duì)于諧振頻率的振蕩頻率的相對(duì)值與導(dǎo)電體的位移之間的相關(guān)圖。圖8是以往其它問題的說明圖，(a)是在周圍溫度為25°C的情況下的諧振頻率與振蕩頻率之間的相關(guān)圖，(b)是在周圍溫度為125°C的情況下的諧振頻率與振蕩頻率之間的相關(guān)圖。
具體實(shí)施例方式下面參照構(gòu)成本說明書的附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在所有附圖中，對(duì)相同或類似的部分附加同一標(biāo)記，省略對(duì)其的重復(fù)說明。如圖I所示，本實(shí)施方式所涉及的位置傳感器包括諧振電路I、檢測體2、振蕩電路3以及信號(hào)處理電路4，該振蕩電路3具備振幅檢測電路30、積分電路31、負(fù)電導(dǎo)控制電路32以及運(yùn)算放大器(差分放大器)0P1。此夕卜，將振蕩電路3和信號(hào)處理電路4例如在單片IC等集成電路中進(jìn)行一體化。另外，由振幅檢測電路30、積分電路31、負(fù)電導(dǎo)控制電路32以及運(yùn)算放大器OPl形成負(fù)反饋環(huán)。
如圖I所示，諧振電路I包括纏繞在由非磁性體構(gòu)成的筒狀芯體Ia上的檢測線圈LI和電容器Cl的并聯(lián)電路。該諧振電路I的振蕩信號(hào)的振蕩頻率是由檢測線圈LI的電感和電容器Cl的靜電容量決定的。檢測體2由配置在檢測線圈LI的內(nèi)側(cè)或外側(cè)附近、能夠在檢測線圈LI的軸方向上移位的筒狀導(dǎo)電體構(gòu)成。此外，檢測體2不必限定于該結(jié)構(gòu)，其只要配置在檢測線圈LI的附近并且與對(duì)象物(未圖示)的位移連動(dòng)地相對(duì)于檢測線圈LI在規(guī)定的軌道上移位即可。如圖2所示，振蕩電路3具有第一恒流源Ia和第二恒流源Ib，該第一恒流源Ia是內(nèi)部電源，從供給正電壓的正電源Va向諧振電路I供給固定的偏置電流，該第二恒流源Ib向后述的晶體管Trl的集電極供給固定的偏置電流。諧振電路I的振蕩電壓(電容器Cl兩端之間的電壓)VLC被輸入到運(yùn)算放大器OPl的非反轉(zhuǎn)輸入端子。該運(yùn)算放大器OPl對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整使得輸入到反轉(zhuǎn)輸入端子的后述的負(fù)電導(dǎo)控制電路32的施加電壓VR與諧振電路I的振蕩電壓VLC —致。運(yùn)算放大器OPl的輸出端子與npn型的晶體管Trl的發(fā)射極連接。該晶體管Trl用于對(duì)諧振電路I的振蕩電壓進(jìn)行電平移位，將振蕩電壓電平移位與基極-發(fā)射極間電壓相應(yīng)的量。此外，晶體管Trl的基極與集電極相連接。
晶體管Trl的基極與npn型的晶體管Tr2的基極連接。該晶體管Tr2用于輸出與諧振電路I的振蕩電壓相應(yīng)的電流(放大電流)，經(jīng)晶體管Trl進(jìn)行了電平移位的振蕩電壓被輸入到該晶體管Tr2的基極。另外，由于晶體管Tr2中輸入電平移位了與晶體管Trl的基極-發(fā)射極間電壓相應(yīng)的量后得到的電壓，因此在晶體管Tr2的發(fā)射極與地之間，僅在振蕩信號(hào)的正周期施加與諧振電路I的振蕩電壓相等的電壓。此外，晶體管Tr2的發(fā)射極經(jīng)由后述的負(fù)電導(dǎo)控制電路32而與地連接，構(gòu)成射極跟隨器。晶體管Tr2的集電極與pnp型的晶體管Tr3的集電極連接。該晶體管Tr3的基極與同樣是Pnp型的晶體管Tr4的基極連接，各晶體管Tr3、Tr4的發(fā)射極與正電源Va連接，晶體管Tr4的集電極與諧振電路I的輸出端相連接。由這兩個(gè)晶體管Tr3、Tr4來構(gòu)成電流鏡電路。于是，通過電流鏡電路的作用，將與晶體管Tr2所輸出的電流的大小相應(yīng)的反饋電流If(Ifp)供給到諧振電路1，即，使反饋電流If的正反饋到諧振電路I以維持諧振電路I的振蕩。振幅檢測電路30用于檢測諧振電路I的振蕩電壓的振幅，包括npn型的晶體管Tr5、電阻Rl以及電容器C2。晶體管Tr5的集電極與正電壓Va連接，基極與晶體管Trl的基極和集電極連接，發(fā)射極與電阻Rl和電容器C2的并聯(lián)電路連接。而且，在晶體管Tr5的集電極-發(fā)射極之間流過與輸入到基極的電壓(經(jīng)晶體管Trl進(jìn)行了電平移位后的諧振電路I的振蕩電壓)相應(yīng)的電流，利用該電流對(duì)電容器C2進(jìn)行充電。于是，通過檢測該電容器C2的兩端間電壓來檢測諧振電路I的振蕩電壓的振幅，將與檢測出的振幅相應(yīng)的信號(hào)輸出到后級(jí)的積分電路31。積分電路31用于對(duì)來自振幅檢測電路30的輸出電壓進(jìn)行積分，包括運(yùn)算放大器0P2、基準(zhǔn)電壓源Vref、電阻R2以及電容器C3。運(yùn)算放大器0P2的反轉(zhuǎn)輸入端子與振幅檢測電路30的輸出端連接，非反轉(zhuǎn)輸入端子與輸出規(guī)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源Vref連接。另外，在運(yùn)算放大器0P2的反轉(zhuǎn)輸入端子與輸出端子之間插入有電阻R2和電容器C3的串聯(lián)電路。于是，與規(guī)定的基準(zhǔn)電壓和輸入電壓之差相應(yīng)的信號(hào)從運(yùn)算放大器0P2輸出到后級(jí)的負(fù)電導(dǎo)控制電路32。
負(fù)電導(dǎo)控制電路32用于控制晶體管Tr2所輸出的電流的大小，即通過控制反饋電流If來控制負(fù)電導(dǎo)Gosc。負(fù)電導(dǎo)控制電路32包括反饋電阻Rf以及由η溝道型的FET(FieldEffect Transistor :場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的開關(guān)元件Q1。在晶體管Tr2的發(fā)射極和地之間插入反饋電阻Rf，開關(guān)元件Ql也插入在晶體管Tr2的發(fā)射極與地之間。通過將從積分電路31輸出的電壓輸入到開關(guān)元件Ql的柵極端子，來對(duì)開關(guān)元件Ql的接通/斷開進(jìn)行切換，導(dǎo)通電阻Ron與輸入到柵極端子的電壓相應(yīng)地發(fā)生變化。通過該導(dǎo)通電阻Ron發(fā)生變化，反饋電阻Rf和導(dǎo)通電阻Ron的合成電阻R’發(fā)生變化，從而控制反饋電流If。
在此，振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值被定義為反饋電流If與諧振電路I的振蕩電壓VLC之比(|GosC|=If/VLC)。另外，由于反饋電流If與流入負(fù)電導(dǎo)控制電路32的電流相等，因此當(dāng)將負(fù)電導(dǎo)控制電路32的施加電壓設(shè)為VR時(shí)，表示為If=VR/R’。通過運(yùn)算放大器OPl對(duì)該負(fù)電導(dǎo)控制電路32的施加電壓VR進(jìn)行調(diào)整以使其為諧振電路I的振蕩電壓VLC。于是，由于VLC=VR,因此根據(jù)上面兩個(gè)式子，振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值表示為|Gosc|=l/R’。因而，振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc與負(fù)電導(dǎo)控制電路32的合成電阻R’相應(yīng)地發(fā)生變化。在此，由于合成電阻R’與輸入到開關(guān)元件Ql的柵極端子的電壓相應(yīng)地發(fā)生變化，因此能夠使負(fù)電導(dǎo)Gosc與輸入到開關(guān)元件Ql的柵極端子的電壓相應(yīng)地變化。信號(hào)處理電路4例如由微計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，基于來自振蕩電路3的振蕩信號(hào)來檢測與檢測體2連動(dòng)的對(duì)象物的位移。此外，信號(hào)處理電路4如專利文獻(xiàn)I所述的那樣已眾所周知，因此在此省略詳細(xì)說明。另外，如圖2所示，從振蕩電路3輸出的振蕩信號(hào)在通過比較器COMl轉(zhuǎn)換為矩形波信號(hào)之后輸入到信號(hào)處理電路4。因此，在本實(shí)施方式的信號(hào)處理電路4中，基于所輸入的矩形波信號(hào)的周期或者頻率來檢測與檢測體2連動(dòng)的對(duì)象物的位移。在此，在以往例中，例如在來自諧振電路100的振蕩信號(hào)的振幅值大于規(guī)定值的情況下，通過振蕩限制電路104進(jìn)行動(dòng)作使電流流過反饋電阻Rf，從而控制反饋電流If。然而，此時(shí)由于反饋電阻Rf的施加電壓上升而對(duì)晶體管IOlc施加反向偏壓，反饋電流If被暫時(shí)切斷，因此導(dǎo)致振蕩電路101整體進(jìn)行非線性動(dòng)作。認(rèn)為由于該非線性動(dòng)作而產(chǎn)生振蕩電路101的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路100的諧振頻率的誤差。而且，認(rèn)為，振蕩電路101的負(fù)電導(dǎo)Gosc越大，而且該負(fù)電導(dǎo)Gosc與檢測線圈LlOO的電導(dǎo)Gcoil之差越大，該誤差就越大。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，例如在來自諧振電路I的振蕩信號(hào)的振幅值大于規(guī)定值的情況下，控制負(fù)電導(dǎo)控制電路32的開關(guān)元件Ql的柵極電壓使得振蕩信號(hào)的振幅與規(guī)定值一致。于是，由于開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通電阻Ron發(fā)生變化而合成電阻R’發(fā)生變化，其結(jié)果是振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc發(fā)生變化。在此，來自諧振電路I的振蕩信號(hào)的振幅值大于規(guī)定值是以下的情況檢測線圈LI的電導(dǎo)Gcoil發(fā)生變動(dòng)，相對(duì)于振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值變小。此時(shí)，通過進(jìn)行控制使得振蕩信號(hào)的振幅值為規(guī)定值，來進(jìn)行控制使得振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值接近檢測線圈LI的電導(dǎo)Gcoil。另外，來自諧振電路I的振蕩信號(hào)的振幅值小于規(guī)定值是以下的情況檢測線圈LI的電導(dǎo)Gcoil相對(duì)于振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值變大。在這種情況下也通過進(jìn)行控制使得振蕩信號(hào)的振幅值為規(guī)定值，來進(jìn)行控制使得振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的絕對(duì)值接近檢測線圈LI的電導(dǎo)Gcoil。在像這樣控制振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc的情況下，不會(huì)對(duì)與以往例的晶體管IOlc對(duì)應(yīng)的晶體管Tr2施加反向偏壓，因此能夠連續(xù)地控制反饋電流If。于是，在本實(shí)施方式中，通過進(jìn)行控制使得來自諧振電路I的振蕩信號(hào)的振幅固定，能夠進(jìn)行控制使得振蕩電路3的負(fù)電導(dǎo)Gosc接近與對(duì)象物的位移相應(yīng)地變動(dòng)的檢測線圈LI的電導(dǎo)Gcoil。因此，能夠連續(xù)地控制反饋電流If，從而能夠作為振蕩電路3整體進(jìn)行線性動(dòng)作，并且能夠使振蕩信號(hào)的振幅保持固定，因此能夠減小振蕩電路3的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路I的諧振頻率的誤差及其變動(dòng)。另外，在以往例中，由于振蕩電路101的晶體管 IOlc僅在振蕩信號(hào)的正周期動(dòng)作，因此該晶體管IOlc在振蕩信號(hào)的負(fù)周期不進(jìn)行動(dòng)作，這是非線性動(dòng)作的一個(gè)原因。因此，在本實(shí)施方式中，如圖2所示，作為振蕩電路3的內(nèi)部電源，除了正電源Va以外還將供給負(fù)電壓的負(fù)電源部Vb與正電源Va串聯(lián)連接。另外，設(shè)置了與晶體管Trl、Tr2分別對(duì)應(yīng)的pnp型的晶體管Tr6、Tr7以及與晶體管Tr3、Tr4分別對(duì)應(yīng)的npn型的晶體管Tr8、Tr9。S卩，振蕩電路3由推挽放大電路構(gòu)成，該推挽放大電路包括僅在諧振電路I的振蕩信號(hào)的正電壓周期進(jìn)行動(dòng)作的多個(gè)晶體管Trf Tr4以及僅在諧振電路I的振蕩信號(hào)的負(fù)電壓周期進(jìn)行動(dòng)作的多個(gè)晶體管Tr6 Tr9。此外，晶體管Tr6與晶體管Trl同樣地起到對(duì)諧振電路I的振蕩電壓進(jìn)行電平移位的作用，晶體管Tr7與晶體管Tr2同樣地起到輸出與諧振電路I的振蕩電壓相應(yīng)的電流(放大電流)的作用。另外，晶體管Tr8、Tr9與晶體管Tr3、Tr4同樣地起到通過電流鏡電路的作用將與晶體管Tr7所輸出的電流的大小相應(yīng)的反饋電流If(Ifn)供給到諧振電路I的作用。于是，在本實(shí)施方式中，晶體管TrfTr4在振蕩信號(hào)的正電壓的周期進(jìn)行動(dòng)作，晶體管Tr6 Tr9在負(fù)電壓的周期進(jìn)行動(dòng)作，由此能夠?qū)⒎答侂娏鱅f正反饋到諧振電路I。因而，能夠在振蕩信號(hào)的整個(gè)一個(gè)周期(即整個(gè)期間)內(nèi)將與振蕩電壓的振幅成比例的反饋電流If反饋到諧振電路1，即能夠進(jìn)行線性動(dòng)作。因此，與以往例相比，能夠進(jìn)一步減小振蕩電路3的振蕩頻率相對(duì)于諧振電路I的諧振頻率的誤差及其變動(dòng)。具體地說，在檢測體2在0mnT60_的范圍內(nèi)進(jìn)行移位的情況下，能夠在其移位的整個(gè)范圍內(nèi)使誤差為O. 1%以下。另外，無論振蕩電路3的周圍溫度為25°C還是125°C，都能夠使誤差為O. 1%以下。此外，在本實(shí)施方式中，如上所述那樣通過由推挽放大電路構(gòu)成振蕩電路3來構(gòu)成為在振蕩信號(hào)的整個(gè)期間內(nèi)進(jìn)行線性動(dòng)作，但是無需限定于上述結(jié)構(gòu)。即，只要以在振蕩信號(hào)的整個(gè)期間內(nèi)進(jìn)行線性動(dòng)作的方式構(gòu)成振蕩電路3即可，也可以利用除上述推挽放大電路以外的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。另外，如圖3所示，也可以在振蕩電路3中的振幅檢測電路30的前級(jí)設(shè)置低通濾波器LP，該低通濾波器LP至少截止頻率比振蕩信號(hào)的頻率高的信號(hào)。通過這樣構(gòu)成，能夠防止振蕩電路3的振蕩頻率由于來自外部的輻射噪聲而發(fā)生變化。此外，設(shè)置低通濾波器LP的位置并不限定于振幅檢測電路30的前級(jí)，只要設(shè)置在由振幅檢測電路30、積分電路31、負(fù)電導(dǎo)控制電路32以及運(yùn)算放大器OPl形成的負(fù)反饋環(huán)內(nèi)的某一處即可。并且，如圖3所示，信號(hào)處理電路4也可以由振蕩周期測量電路40、平方電路41、溫度補(bǔ)償電路42以及輸出調(diào)整電路43構(gòu)成。振蕩周期測量電路40用于測量從振蕩電路3輸出的振蕩信號(hào)的振蕩周期，輸出與所測量的周期對(duì)應(yīng)的信號(hào)。平方電路41用于運(yùn)算來自振蕩周期測量電路40的輸出信號(hào)的平方值并將其輸出。溫度補(bǔ)償電路42用于補(bǔ)償來自平方電路41的輸出信號(hào)的溫度變動(dòng)。輸出調(diào)整電路43通過進(jìn)行偏移處理和增益處理中的至少一個(gè)處理來對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)整，該偏移處理是將從溫度補(bǔ)償電路42輸出的信號(hào)值與規(guī)定的相加值相加的處理，該增益處理是使該信號(hào)值乘以規(guī)定的相乘值的處理。此外，由于振蕩周期測量電路40、平方電路41、溫度補(bǔ)償電路42的各電路的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作如專利文獻(xiàn)I所述的那樣已眾所周知，因此在此省略詳細(xì)說明。在此，在來自振蕩電路3的振蕩信號(hào)的振蕩周期中包含有電感成分和電容成分的平方根成分，但是通過在平方電路41中運(yùn)算輸出振蕩信號(hào)的振蕩周期的平方值，能夠去除電感成分和電容成分的平方根成分。于是，由于來自平方電路41的輸出信號(hào)是相對(duì)于對(duì)象物的位移以直線關(guān)系移位的信號(hào)，因此能夠容易地進(jìn)行輸出信號(hào)的信號(hào)處理。另外，在上述說明中，檢測線圈LI和檢測體2的結(jié)構(gòu)是與專利文獻(xiàn)I所記載的以往例相同的結(jié)構(gòu)，是一種檢測體2在直線軌道上移位的直線運(yùn)動(dòng)型位置傳感器。但是 ，該檢測線圈LI和檢測體2的結(jié)構(gòu)無需限定于上述結(jié)構(gòu)，只要是利用了振蕩頻率的變動(dòng)的結(jié)構(gòu)，其它結(jié)構(gòu)也可以。另外，圖I和圖3為了簡化圖示而省略了諧振電路I與信號(hào)處理電路4之間的比較器COMl的圖示。下面使用附圖來說明其它結(jié)構(gòu)。首先，說明其它直線運(yùn)動(dòng)型位置傳感器的實(shí)施方式。如圖4所示，本實(shí)施方式具備檢測線圈LI，其纏繞在筒狀的繞線筒(bobbin) Ia上；棒狀的檢測體2，其在繞線筒Ia的內(nèi)側(cè)沿其軸方向自如地移位；以及棒狀的引導(dǎo)部Al，其將檢測體2與對(duì)象物連結(jié)。另外，本實(shí)施方式具備保持部A2和磁屏蔽用的屏蔽構(gòu)件A3，該保持部A2以使引導(dǎo)部Al在軸方向上自如移動(dòng)的方式保持該引導(dǎo)部Al，使得檢測體2不接觸檢測線圈LI的內(nèi)表面地在軸方向上移動(dòng)，該屏蔽構(gòu)件A3覆蓋檢測線圈LI的外周面。本實(shí)施方式還具備止動(dòng)部A4，該止動(dòng)部A4限制引導(dǎo)部Al的移動(dòng)使得引導(dǎo)部Al無法進(jìn)入檢測線圈LI內(nèi)，并且限制檢測體2的移動(dòng)使得檢測體2不接觸到保持部A2。而且，檢測線圈LI、檢測體2、引導(dǎo)部Al、保持部A2、屏蔽部件A3以及止動(dòng)部A4收納于殼體A5中。在本實(shí)施方式中也能夠通過將與對(duì)象物連動(dòng)的檢測體2的位移作為檢測線圈LI的電感變化進(jìn)行檢測來檢測對(duì)象物的位移。接著，說明轉(zhuǎn)動(dòng)型位置傳感器的實(shí)施方式。如圖5所示，本實(shí)施方式具備在一面印刷形成有一對(duì)檢測線圈LI的第一絕緣基板BI以及在一面印刷形成有一對(duì)檢測線圈(未圖示)的第二絕緣基板B2。另外,本實(shí)施方式具備轉(zhuǎn)子體(rotor block) B4,該轉(zhuǎn)子體B4具有由非磁性材料形成為扇形的一對(duì)檢測體2以及保持各檢測體2的保持體B3。上述第一絕緣基板BI、第二絕緣基板B2以及轉(zhuǎn)子體B4收納于殼體B7的內(nèi)部，該殼體B7用蓋子B6堵塞一面開口的箱體的主體B5的開口面而形成。下面，簡單說明上述位置傳感器的動(dòng)作。當(dāng)伴隨對(duì)象物的位移而與對(duì)象物連動(dòng)的轉(zhuǎn)子體B4的保持體B3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與保持體B3連動(dòng)地各檢測體2相互偏離180度地在圓周軌道上移位。然后，從振蕩部3(參照?qǐng)DI)輸出與各檢測體2和兩組檢測線圈之間的相對(duì)位置相應(yīng)地變化的各檢測線圈的電感所對(duì)應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)。通過基于該振蕩信號(hào)檢測各檢測體2的位移，能夠檢測出檢測體2與檢測線圈之間的相對(duì)位置信息、即與轉(zhuǎn)子體B4連動(dòng)的對(duì)象物的旋轉(zhuǎn)量。以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限定于這些特定的實(shí)施方式，能夠不脫離前述權(quán)利要求范圍地進(jìn)行各種變更和變形，可以說它們也屬于本發(fā)明 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種位置傳感器，其特征在于，具備 諧振電路，其包括檢測線圈以及與上述檢測線圈并聯(lián)連接的電容器； 檢測體，其配置在上述檢測線圈附近，并且與對(duì)象物的位移連動(dòng)地相對(duì)于上述檢測線圈在規(guī)定的軌道上移位； 振蕩電路，其對(duì)上述諧振電路供給反饋電流以使上述諧振電路的振蕩持續(xù)，并且輸出振蕩信號(hào)，該振蕩信號(hào)的頻率與根據(jù)上述檢測體的位移而變化的上述檢測線圈的電感對(duì)應(yīng)；以及 信號(hào)處理電路，其基于從上述振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)來檢測上述對(duì)象物的位移， 其中，上述振蕩電路具備 振幅檢測電路，其檢測從上述諧振電路輸出的振蕩信號(hào)的振幅；以及 負(fù)電導(dǎo)控制電路，其控制上述振蕩電路的負(fù)電導(dǎo)， 該振蕩電路形成了對(duì)上述負(fù)電導(dǎo)控制電路進(jìn)行控制以使從上述諧振電路輸出的振蕩信號(hào)的振幅固定的負(fù)反饋環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置傳感器，其特征在于， 上述振蕩電路構(gòu)成為在從上述振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行線性動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的位置傳感器，其特征在于， 上述振蕩電路在上述負(fù)反饋環(huán)內(nèi)的某一處設(shè)置了低通濾波器，該低通濾波器至少截止頻率比振蕩信號(hào)的頻率高的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于， 上述信號(hào)處理電路具備運(yùn)算從上述振蕩電路輸出的振蕩信號(hào)的周期的平方值并將其輸出的平方電路，基于上述平方電路的輸出信號(hào)來檢測上述對(duì)象物的位移。
全文摘要
提供一種位置傳感器，該位置傳感器具備包括檢測線圈(L1)和電容器(C1)的諧振電路(1)、檢測體(2)、振蕩電路(3)以及信號(hào)處理電路(4)，振蕩電路(3)形成負(fù)反饋環(huán)，該負(fù)反饋環(huán)由以下部分構(gòu)成振幅檢測電路(30)，其檢測從諧振電路(1)輸出的振蕩信號(hào)的振幅；積分電路(31)，其輸出與振幅檢測電路(30)所檢測出的振蕩信號(hào)的振幅值和規(guī)定的基準(zhǔn)電壓之差相應(yīng)的信號(hào)；負(fù)電導(dǎo)控制電路(32)，其根據(jù)來自積分電路(31)的輸出來控制振蕩電路(3)的負(fù)電導(dǎo)使得振蕩信號(hào)的振幅值與規(guī)定的基準(zhǔn)電壓一致；以及運(yùn)算放大器(OP1)，其進(jìn)行調(diào)整使得諧振電路(1)的振蕩電壓(VLC)與負(fù)電導(dǎo)控制電路(32)的施加電壓(VR)一致。
文檔編號(hào)G01D5/243GK102822633SQ201180017047
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者丹羽正久, 岡田邦孝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社